量子计算上云十年：从实验室走向全球产业

2016年5月4日，IBM将首台量子计算机接入云端，这是计算机历史上的一个里程碑时刻，也让全球成千上万的早期用户得以首次接触真实的量子硬件。

如今，我们迎来了这一重要时刻的十周年纪念。在IBM年度Think大会第一天，各方客户与合作伙伴纷纷回顾云端量子计算开放的第一个十年所带来的深远影响，并展望未来的发展方向。

巴斯克量子计划（BasQ）倡导者、全球数据量子公司量子技术主管Alvaro Nodar博士就是IBM量子平台的早期用户之一。

"2016年，我还在读硕士，第一次通过云端访问了真实的量子设备，"Nodar回忆道。"我记得那天下午，教授告诉我们这个平台上线了，我当天就开始运行自己在练习、项目和考试中一直研究的量子电路。把那些只存在于纸上的电路搬到真实设备上运行，感觉太震撼了。"

云端开放改变了量子计算的格局

回望历史，IBM将量子计算机接入云端的决策，深刻改变了量子信息科学的发展轨迹，尽管当时很少有人能预见到这一举措的深远意义。

"2016年将量子计算机搬上云端，是绝对的神来之笔，因为它开启了此后一切可能，"IBM量子增长与战略合作总监Jamie Garcia表示。"这是IBM的一次重大宣言——我们希望每个人都能使用量子计算机。"

美国橡树岭国家实验室量子科学中心主任Travis Humble指出："基于云端的量子计算，为量子信息科学实验建立了全新的可及性范式。实验室是IBM量子网络的创始成员之一。实体量子计算机面向公众开放，对整个领域士气的提振作用无论怎么强调都不为过。"

随着访问权限的逐步扩大，外界的期待也随之转变。"最初作为大胆实验而存在的平台，如今已成为全球用户群体不可或缺的基础资源，"Humble说，"那些早期的访问体验，已经演变为人们对量子计算机理应向公众开放的普遍期望。"

从演示电路到工业级应用

十年间，IBM量子计算机已发展成为推动科学发现的高性能工具。研究人员通过"量子优势追踪器"等开源项目，将其与顶尖经典算法展开正面比较。这与早期云端量子计算机的原始形态相比，已是天壤之别。

"十年前，在云端运行几个量子比特感觉只是个新鲜玩意。如今，Kipu已能在IBM量子Heron的全部156个量子比特上解决工业级问题，"Kipu Quantum首席执行官兼联合创始人Enrique Solano表示。"从演示电路到端到端企业工作流程的跨越，折射出整个生态系统围绕真实工业用例的深度成熟。"

对于Kipu和Q-CTRL等量子初创企业而言，在真实硬件上运行实验的能力大大加快了创新步伐。"云端量子计算让全新一类软件企业得以快速创新，推动量子产业向前发展，"Q-CTRL首席执行官兼创始人Michael Biercuk说。"此前，硬件访问权只属于硬件制造商本身，IBM的开创性努力催生了量子行业一个全新细分赛道。"

这一影响也延伸至大型企业。波音公司技术研究员兼项目经理Marna Kagele表示："随着IBM等机构不断推进科技前沿，波音也能同步提升自身能力。过去七年，我们每年都开展演示项目，挖掘新技术和新应用场景，从中聚焦具有真实商业价值的高价值用例。"

硬件与软件的双重飞跃

量子硬件的进步速度甚至超越了最初的预期。IBM首个云端量子处理器发布时，预计到2026年实现百量子比特级设备，而这一目标已提前实现。

如今，所有IBM量子计算机均已达到100个量子比特以上。IBM量子Heron r3拥有156个量子比特，双量子比特中位错误率仅为1.17E-3，比早期设备低了一个数量级以上；IBM还成功研制了拥有多达1121个量子比特的量子芯片。

"日益强大的硬件让我们能够常规运行涉及156个量子比特的算法，这些系统在如此短的时间内取得的进步几乎令人难以置信，"Q-CTRL的Biercuk表示。

然而，硬件的突破只是故事的一部分。软件层面同样发生了深刻变革。

"变化最为显著的是软件栈的成熟度，"IBM量子采用副总裁Scott Crowder说。"十年前，你拖拽电路模块点击运行就行了。如今，你能真正用几行代码对量子计算机编程。"

伦斯勒理工学院研究科学家Osama Raisudden也观察到这一变化："软件栈更加稳定，文档更为详尽，开发者和用户社区规模更大，各类教育资源也极为丰富，各个层次的人都能快速上手。"

如今，这些工具和资源汇聚于IBM量子平台，打造出业界领先的企业级量子计算云服务。BasQ的Alvaro Nodar形容道："作业管理的改进带来了大幅提速，感觉就像从驾驶纸飞机，瞬间跨上了全速飞行的喷气机。"

合作生态与人才培育

随着量子硬件与软件的持续演进，IBM在量子服务方面的合作模式也不断深化。

"我们构建了多层次的支持体系——人员、工具、服务——让合作伙伴能够完成此前根本无法实现的事情，"Garcia说。"我们并非一开始就有专门的赋能团队，大多数硬件提供商也没有。这是从经验中生长出来的，来自于我们观察用户在哪里卡壳，并决定为他们解决问题。"

日本国家研究机构理化学研究所（RIKEN）在2024年成为IBM量子System Two在日本的首个落地机构，此后在量子中心超算这一新兴领域表现突出。"我们获得了宝贵的洞见，了解如何更有效地利用量子计算机——特别是如何将本地量子系统与HPC结合，最大化发挥其潜力，"理化学研究所计算科学中心部门主任佐藤三久教授表示。

克利夫兰诊所心血管与代谢科学部门工作人员Jun Qin博士也分享道："我仍然记得2023年第一台IBM量子计算机安装在我办公室楼下时的场景。这台计算机如今正用于许多令人振奋的项目，有望推动医疗与新药研发领域的突破与创新。"

从用户到行业塑造者

云端量子计算的兴起，不仅改变了人们访问量子计算机的方式，更改变了参与这一领域的人群结构。

"对我来说，这个周年纪念更多关乎对人的影响，而非对机构的影响，"IBM的Scott Crowder表示。"Unitary Foundation等组织每年都会发布量子开发者年度开源调查报告。十年前，根本不存在'量子开发者'这个职业。"

如今，那些2016年开始在IBM量子计算机上探索的学生和研究人员，已成长为创始人、工程师和行业领袖。他们正共同塑造这一领域的未来走向——而这个领域，正是IBM当年向全球敞开的大门所催生的。

2016年5月4日那个决定的意义已经不言而喻。将量子计算搬上云端，不只是推出了一个平台，更孕育了一个社区、一种职业，和一个影响远超技术本身的产业。

Q&A

Q1：IBM量子计算机上云十年，硬件性能有哪些具体进步？

A：十年来，IBM量子硬件实现了跨越式发展。最初云端处理器仅有5个量子比特，而如今所有IBM量子计算机均超过100个量子比特。最新的IBM量子Heron r3拥有156个量子比特，双量子比特中位错误率仅为1.17E-3，比早期设备低一个数量级以上。IBM还成功研制了高达1121个量子比特的量子芯片，远超最初预计2026年实现百量子比特的目标。

Q2：云端量子计算对初创企业和大型企业有什么实际价值？

A：对于Kipu Quantum、Q-CTRL等量子初创企业而言，云端访问真实硬件大幅加速了创新节奏，催生了全新的量子软件行业细分赛道。对于波音这样的大型企业，七年来每年开展的演示项目帮助其持续挖掘新技术应用场景，聚焦具有真实商业价值的用例。整体而言，云端量子计算让更多无法自建量子实验室的机构也能深度参与量子技术探索。

Q3：IBM量子平台的软件生态这十年发生了哪些变化？

A：十年前，用户只需在界面上拖拽电路模块点击运行。如今，开发者可以用少量代码真正编程量子计算机。软件栈更加稳定，文档更为详尽，作业管理效率大幅提升，用户社区规模持续扩大，各层次的教育资源也更加丰富。IBM量子平台已发展为业界领先的企业级量子云服务，支持工业规模的实用场景探索。